用于反相放大器的運算放大器電路具有高性能、易于計算的值以及電源、交流耦合等多種選項。

運算放大器反相放大器電路非常易于設(shè)計，只需極少量的附加電子元件即可實現(xiàn)。

在最簡單的形式中，運算放大器反相放大器只需要在電子電路設(shè)計過程中使用兩個額外的電阻。這使得電路非常簡單易實現(xiàn)，同時仍能提供非常高的性能水平。

該反相放大器也可以用作虛擬地球混頻器或求和放大器，但值得注意的是，該運算放大器電路的輸入阻抗不如反相格式高。作為求和放大器，該運算放大器電路在混音器以及許多其他需要將電壓相加的電子電路設(shè)計中有許多應(yīng)用。

對于許多人來說，運算放大器反相放大器是他們最喜歡的放大器電路形式，具有簡單的電路設(shè)計過程和高水平的性能。

運算放大器反相放大器電路

反相運算放大器電路的基本圖非常簡單，除了運算放大器集成電路本身之外，只需要幾個電子元件。

顯然，該電路基于一個運算放大器，運算放大器是一個具有兩個輸入的差分放大器：反相和同相。

該電路由一個從輸入端到電路反相輸入端的電阻和另一個從輸出端連接到運算放大器反相輸入端的電阻組成。同相輸入接地。

基本反相運算放大器電路

在該運算放大器電路中，反饋由從輸出到反相輸入的電阻和從反相輸入到地的總電阻(即輸入電阻以及信號源的源電阻)決定。

反相放大器增益

反相放大器電路的主要特性之一是它產(chǎn)生的總增益。這很容易計算。

確定該運算放大器電路的增益很簡單。電壓增益Av實際上是輸出電壓(Vout)除以輸入電壓(Vin)，即輸出電壓大于輸入電壓的次數(shù)。

確定電壓增益的公式也很容易。由于運算放大器的輸入不吸收電流，這意味著流經(jīng)電阻R1和R2的電流相同。使用歐姆定律 Vout /R2 = -Vin/R1。因此，電路Av的電壓增益可以計算為：

和在=?R2R1Av=-R2R1

哪里：

Av = 電壓增益

R2為反饋電阻值

R1為輸入電阻值

例如，當(dāng)兩個電阻之間的比率為10時，R2為47 kΩ，R1為4.7 kΩ，因此可以構(gòu)建需要10增益的放大器。同樣，使用R2的33kΩ電阻和R1的3.3kΩ電阻可以獲得相同的增益。

雖然幾乎可以為R1和R2選擇任何一組值，但實際選擇的關(guān)鍵通常取決于其他方面，如我們將在下面看到的輸入電阻，以及將電阻值保持在合理的范圍內(nèi)，詳見下面的提示和技巧部分。

反相放大器輸入阻抗

通常需要知道電路的輸入阻抗，在這種情況下是反相放大器。具有低輸入阻抗的電路可能會加載前一個電路的輸出，并且如果耦合電容不大，則可能會產(chǎn)生諸如改變頻率響應(yīng)之類的效應(yīng)。

確定反相運算放大器電路的輸入阻抗非常簡單。它只是輸入電阻R1的值。

反相放大器虛擬地球說明

很容易解釋為什么放大器電路的輸入阻抗等于R1。

同相輸入接地，因此在地電位時正確。

運算放大器的增益非常高，這意味著對于電源軌電壓內(nèi)的輸出(模擬放大器)，反相和同相輸入之間的電壓差必須非常小。由于同相輸入位于地電位，因此反相輸入必須幾乎地位。正是由于這個原因，該電路有時被稱為虛擬接地放大器。

帶運算放大器芯片的運算放大器反相放大器

運算放大器反相放大器設(shè)計提示和技巧

運算放大器反相放大器非常容易設(shè)計，但與任何設(shè)計一樣，有一些提示和技巧可以使用。

不要讓 R2 太高： 雖然運算放大器的輸入阻抗很高，但在任何運算放大器電路中，最好確保R2的值不要選擇得太高，否則其他電路效應(yīng)可能會使其負載，增益值可能不是預(yù)期的。通常明智的做法是將R2的值保持在100kΩ以下，作為粗略的經(jīng)驗法則。

不要將 R1 設(shè)置得太低： 在該運算放大器電路中，不要使R1值過低也是明智的。請記住，它決定了反相放大器電路的輸入電阻。如果交流耦合輸入電路，則需要選擇串聯(lián)耦合電容器的值，使其電抗在所需的最低頻率下足夠低。降低R1的值會增加所需的電容器值。此外，使R1過低會增加前一級的負載。

記住帶寬： 盡管運算放大器具有很高的增益值，但隨著頻率的增加，增益值開始下降。即使反相放大器中有反饋，也需要考慮增益帶寬積。不要試圖從單級運算放大器電路中獲得太多增益，否則頻率響應(yīng)可能會受到影響。

這些只是運算放大器反相放大器電路設(shè)計的三個技巧，多年來一直被發(fā)現(xiàn)很有用。主要概念是對在異常情況下電路中可能發(fā)生的事情保持開放的心態(tài)。它還有助于避免將電路設(shè)計延伸得太遠，對單個級的期望過高。在設(shè)計電路時牢記技巧和要點有助于避免以后出現(xiàn)問題。

反相放大器單端操作

運算放大器電路通常采用差分電源供電，例如+12V和-12V。這在許多應(yīng)用中是完全可以接受的，但在許多電子電路設(shè)計中，可能只有一個電源可用。

在這些情況下，實現(xiàn)所謂的反相放大器運算放大器電路的單端版本相對容易 - 這僅使用一個電源和地。

采用單端電源的運算放大器反相放大器

與雙電源軌版本相比，用于反相放大器電路的運算放大器電路的單電壓電源版本使用更多的元件，但放大器元件的設(shè)計保持不變。

實際上，為同相輸入創(chuàng)建了一個中間點。通過這種方式，運算放大器看到的條件與采用雙電源工作的條件相同。

電子電路設(shè)計過程中需要注意的幾點：

半供應(yīng)點： 電源電壓一半的點設(shè)置為連接到同相輸入。這是由電阻R3和R4組成的分壓器鏈產(chǎn)生的。鑒于運算放大器的高輸入阻抗，可以使用47kΩ的值 - 運算放大器輸入所需的電流很小，這些值對于大多數(shù)運算放大器都是有利的。如果選擇的值過高，則反相輸入的阻抗可能會抵消電壓。

解耦：半電源軌電源需要去耦至地，因為反相輸入需要顯示為信號接地，同時還要保持在半電源電壓。選擇電容C1的值，使其阻抗與電阻R3和R4在所需的最低頻率下相同 - 這在該頻率下給出-3dB點。如果需要低于此值的完全平坦的響應(yīng)，則必須使用更大的電容器。

通過為R3和R4設(shè)置相對高值的電阻，電容的值不需要太高就可以獲得低頻率斷點的值。

半軌電壓選擇： 選擇半軌電壓接近電源軌的50%。通過這種方式，電路將實現(xiàn)最大的輸出電壓上下擺動，而不會削波。

必須注意確保總電源軌電壓足以使運算放大器正常工作 - 請參閱數(shù)據(jù)手冊，確保所選電源軌值對于所選的運算放大器來說是可接受的。

電路耦合：單端電壓軌運算放大器反相放大器需要交流耦合的輸入。應(yīng)選擇電容C2和C3，以通過最低信號頻率，而不會產(chǎn)生過度衰減。

應(yīng)選擇這些電容器，使其阻抗與所需最低頻率下的電路阻抗相匹配。這使得該點成為每個電路的-3dB點。

請記住，假設(shè)電路由低阻抗源驅(qū)動，電路的輸入阻抗可以是R2的輸入阻抗。對于輸出電路，可以假設(shè)運算放大器的阻抗為零，因此輸出電路的電阻或阻抗是預(yù)期負載的電阻或阻抗。

運算放大器電路的單端電源軌版本適用于只有一個電源軌的應(yīng)用。通常，采用電池電源供電的電路只有一個電源，這種解決方案通常用于這些應(yīng)用。

有些運算放大器設(shè)計為在單端模式下工作，但可用的運算放大器可以采用這種方法。

運算放大器是差分放大器，因此有兩個輸入：對于反相放大器，來自輸出和輸入信號的負反饋都施加到反相輸入，而同相輸入則接地。

用于反相放大器的運算放大器電路具有許多優(yōu)點，包括相對較低的輸入阻抗、低輸出阻抗和所需的增益水平(在運算放大器和整個電路所需增益的限制范圍內(nèi))。它還需要很少的電子元件來產(chǎn)生高性能電路。